發散布孔條件下凍結壁溫度場特性研究.pdf

1、廣佛線普君北路站~朝安站區間隧道管片處理凍結封水工程于隧道底部布置了發散的凍結管來進行堵水。為了獲得凍結管發散布置條件下的凍結溫度場分布及其發展規律,本文采用數值模擬和模型試驗相結合的方法進行研究分析。
　　建立Ansys數值模擬模型,進行單因素、正交分析以及多因素回歸分析研究不同因素對發散布孔條件下凍結溫度場的影響規律,并獲得回歸公式。通過單因素分析,得到凍結壁厚度隨著初始地溫和相鄰凍結管夾角的增大而減小、隨著相鄰凍結管排間距的

2、增大而增大以及隨著凍結管外壁溫度的降低而增大等規律,而土體凍結溫度對溫度場影響不明顯;凍結壁平均溫度則呈現與凍結壁厚度相反的變化規律,其中,排間距對凍結壁平均溫度的影響表現為先降低后升高;文章通過安排正交試驗,得到了發散布孔條件下凍結溫度場的顯著性影響因素。其中,凍結壁厚度的顯著性影響因素為凍結管外壁溫度以及相鄰凍結管的夾角。凍結壁平均溫度的顯著性影響因素為凍結管外壁溫度、相鄰凍結管夾角以及相鄰凍結管排間距;而后,安排正交表利用數值模擬

3、進行了多因素回歸試驗,通過計算結果分別得出凍結壁厚度、平均溫度以及凍結壁軸面上環向發展寬度等目標量的多因素回歸公式。
　　通過物理模擬實驗,研究了相鄰凍結管夾角為10o和14o兩個模型的凍結溫度場,分析各特征面測點溫度的變化情況以及特征面上的溫度分布規律,并對比不同凍結管夾角的模型溫度場分布的異同。通過模型試驗得出,凍結初期,界面凍結溫度場的發展要小于主面,在凍結后期,二者達到相近水平;增大凍結管間的夾角,將使凍結壁厚度降低,平均

4、溫度升高,凍結壁的環向凍結范圍增大。文章通過對凍結壁厚度、平均溫度以及凍結壁環向發展寬度隨時間的變化曲線進行擬合,得出擬合公式,并進行求導,得出發散布孔條件下凍結溫度場的發展速度公式。
　　將數值模擬的計算結果與模型實驗的結果進行比較,得出二者所得的溫度場分布規律一致,但實驗測值要小于數值模擬的數值,且在凍結管區域,數值模擬更能細致地反映出溫度場的分布規律。
　　綜上所述,發散布孔條件下,各因素對其溫度場具有不同程度的影響,